14.16. Основные элементы газовоздушного тракта котельной установки

Газовоздушный тракт включает в себя воздухоприемник, всасывающие и нагнетательные воздуховоды, вентилятор, газоходы с трубчатыми поверхностями нагрева (пароперегреватель, водяной экономайзер, воздухоподогреватель), золоуловители, регулирующие устройства (шиберы, направляющие аппраты), компенсаторы, дымососы и дымовые трубы.

Участок от места забора воздуха (с помощью вентилятора) из окр.среды до выхода воздуха в топку относится к воздушному тракту. Участок от топки до выхода газов из дымовой трубы относится к газовому тракту.

Напор, необходимый для преодоления сопротивлений, создают вентиляторы и дымососы. Вентиляторы создают избыточное давление (т.е. нагнетание), а дымососы обеспечивают разряжение.

Участки газовоздушного тракта:

Воздуховод до вентилятора, от В до горелки, тракт от выхода из топочной камеры до выхода из котла, от выхода из котла до золоуловителя, от ЗУ до дымососа, от Д до дымовой трубы, дымовая труба.

14.18. Тягодутьевые установки, используемые в промышленных котельных. Подбор тягодутьевых машин.

Вентиляторы, обеспечивающие подачу в топку воздуха, необ­ходимого для организации процесса горения, называются дутье­выми.

Вентиляторы, предназначенные для удаления продуктов сгора­ния и преодоления сопротивления газового тракта котельной ус­тановки, называются дымососами.

В качестве дымососов и вентиляторов для котлов используют центробежные машины одностороннего и двухстороннего всасы­вания.

Дымососы и вентиляторы делятся на две группы:

меньших типоразмеров № 8, 9, 10, 11, 12 и 12,5, рассчитанные на длительную работу при температуре продуктов сгорания 250 °С

больших типоразмеров № 15, 17, 19 и 21, имеющие собствен­ные подшипники и соединяющиеся с валом электродвигателя по­средством муфты.

Основными величинами, характеризующими работу тягодутьевых установок, являются: производительность, полный напор, потребляемая электродвигателем мощность, частота вращения (об/мин) и КПД по полному напору.Производительность вентилятора м³/ч:

-коэф. избытка воздуха в топке;

В₀-количество топлива;

V₀-стехеометрическое количества воздуха необх-е для сжигания 1кг топлива;

1,1-коэф. запаса учитыв-ий утечки в-ха через неплотности;

Р_в-барометр-е давление в-ха;

t_в- темп-ра подаваемого воздуха.

Производительность дымососа:

V_Г-объем продуктов сгорания

Полное давление Н, Па, вентилятора или дымососа опре­деляют по формуле

Н=1,1*р_п,

где р_п — перепад полных давлений по воздушному или газовому тракту котла. Па;

14.14. Написать формулу баланса котла.

Тепловой баланс выражает соотношение между поступившей теплотой в котел, полезно использованной в нем и ее потерями. Тепловой баланс со­ставляют на единицу количества сжигаемого топлива. Обычно тепловой ба­ланс установок составляют по низшей теплоте сгорания.

В общем случае тепловой баланс котла в установившемся режиме, отнесен­ный к 1кг твердого топлива, выражается равенством:

Qн+Qф.т.+Qф.в=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+ Q6 , где QH — низшая теплота сгорания топлива;Qф т — физическая теплота топлива;Qф.B — физическая теплота воздуха;Q1— полезно используемая теплота, расходуемая на нагрев воды или по­лучение пара;Q2— теплота, теряемая с отходящими газами;Q3— теплота, теряемая вследствие химической неполноты сгорания;Q4— потери тепла от механической неполноты сгорания топлива;Q5— теплота, теряемая наружными поверхностями котла в окружающее пространство;Q6 — потери с физическим теплом шлаков, удаляемых из топки.Тепловой баланс котла отнесенный к 1м3 сжигаемого газового топлива выражается равенством:

Qн+Qф.т.+Qф.в=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 Физическая теплота, внесенная газом и воздухом, обычно учитывается не в приходной части теплового баланса, а соответствующим уменьшением количества теплоты, теряемой с отходящими газами. Физическая теплота предварительно подогретого воздуха учитывается в приходной части тепло­вого баланса только в том случае, если он подогрет вне котла. Таким образом, равенство принимает вид: 100 = q1 + q2 + q3 + q5; q1= (Q1*100)/QH и т. д.

Q1 – полезно используемая теплота, кДж/кг.

Q1=Dн.п.*(Iн.п-Iп.в)+ Dпр.*(Iк.в-Iп.в).

При выработке насыщенного пара и продувке не более 2% Q1=Dн.п.*(Iн.п-Iп.в) , а для водогрейных котлов

Q1=Gв.*(I2-I1)*с , где Dн.п – количество нас. пара [кг/ч], с [кДж/(кг*К)] – теплоемкость воды, Dпр.- кол-во продувочной воды

Q2 (q2 составляет 9-10%)

Чтобы повысить экономичность котельной установки, необходимо вести процесс горения с наименьшим допустимым коэффициентом избытка воз­духа, обеспечивать наибольшую плотность обмуровки котла и добиваться охлаждения дымовых газов путем регулярной и своевременной очистки по­верхностей нагрева котла от загрязнений золой и сажей (особенно при рабо­те на жидком и твердом топливе). Потери теплоты с отходящими газами тем меньше, чем ниже их темпера­тура. Однако снижение температуры дымовых газов ограничивается усло­виями конденсации содержащихся в них водяных паров, которые способству­ют коррозии металла хвостовых поверхностей нагрева и металлических ды­мовых труб. При работе на естественной тяге в зимний период в устье трубы вследствие конденсации водяных паров могут образоваться ледяные наросты.

q2= =(Vс.г.*Сc.г.+Vв.п.*Св.п.)*(tо.г.-tв.)/Qн , где Сc.г ,Св.п- средневзвешенная объемная теплоемкость сухих газов кДж/(м3*К) и теплоемкость водяного пара.

q3= Q3 *100/Qн . При неправильной организации процесса горения появляются потери теплоты с химическим недожогом q3. Горение в этом случае протекает неполно, в продуктах горения появляются горючие компоненты, которые способны выделять теплоту при сгорании (H2, CO, CH4). Причинами потерь от химического недожо­га являются: недостаток воздуха, низкая температура в топке, неправильное распределение воздуха и недостаточный объем топочного пространства.

Q4 – возникает только при сжигании твердого топлива в слое или пылевидном состоянии. Величина уноса зависит от сорта топлива, конструкции топки, теплового напряжения решетки и объема топочного пространства.

Потери теплоты в окружающую среду Q5 (q5) принимают по графикам, составленным по данным испытаний котлов. Тепловые потери котла изменяются с увеличением нагрузки. Чем выше тепловая нагрузка (форсировка) котла, тем больше топлива сжи­гается в его топке и тем больше образуется дымовых газов. Одновременно с увеличением тепловой мощности котла при повышенной форсировке растут потери теплоты с уходящими газами, так как температура уходящих газов при увеличении нагрузки возрастает. С увеличением нагрузки также возрастают потери теплоты от химической и механической неполноты сгорания. Изменение тепловой нагрузки котла;яет на величину тепловых потерь и его КПД.

Q6- возникают в результате превышения температуры шлака, удаляемого из топочной камеры над температурой окружающей среды. Зависит от зольности и систем золошлакоудаления.

14.15. Основные вредности, выбрасываемые через дымовую трубу котельной в атмосферу Основные вредности, выбрасываемыечерез дымовую трубу котельных в атмосферу. Загрязнения воздушной среды котельными установками связано с выбросами в дымовую трубу токсичных газов SO2, SO3 и мелкодисперсной золы. Кроме того при высоких температурах в ядре факела происходит частичное окисление азота с образованием оксидов азота NO и NO2. При неполном сгорании топлива в продуктах сгорания могут появиться оксид углерода и даже метан CH4. Основным показателем, характеризующим загрязнение воздушной среды, является выброс вредностей в единицу времени. Котельные выбрасывают стандартный набор газов: сернистый газ SO2, оксиды азота NOи NO2, угарный газCO, Aформальдегид HCOH, а также сажу. Наиболее распространенными экологически опасными выбросами от котельных являются оксиды азота (NOx), которые образуются при сжигании любого вида топлива. Количество образующихся и выбрасываемых в атмосферу NOx зависит от многих факторов: вида топлива, способов организации топочного процесса и очистки уходящих газов. Оксиды азота образуются при сгорании топлива, они находятся в основном в дымовых газах и оказывают вредное воздействие на здоровье людей. Оксиды азота не воздействуют непосредственно на материалы, но диоксид азота, реагируя с атмосферной влагой, образует азотную кислоту, что может привести к значительной коррозии металлов. Диоксиды азота и серы являются причиной выпадения так называемых кислотных дождей. Оксиды азота (ПДКм.р.=0,085 мг/м3) образуются при горении за счет окисления азота воздуха только при высоких температурах и за счет азота в топливе, находящегося в сложных органических соединениях, входящих в состав угля и в молекулярном состоянии. В оксид азота (II) NO переходит 10-30 % топливного азота. На выходе из дымовой трубы диоксид азота (NO2) составляет 10-15 %, остальные 85-90 % составляет в основном NO. Далее при движении дымового факела в атмосфере количество диоксида азота увеличивается до 60-70 %. Диоксид азота токсичнее, чем оксид. Если выбросы от автотранспорта производятся на уровне земли, то выбросы энергетических предприятий осуществляются на высоте более 100-300 м. Это способствует не только дальнему переносу примесей, но и попаданию их в верхние слои атмосферы, в частности в озонный слой, расположенный на высоте 18-26 км. К числу вредных выбросов относится сернистый газ, который возникает при сгорании высокосернистого топлива, при переработке руд цветных металлов. Среднесуточная предельно допустимая концентрация сернистого газа в воздухе на высоте 1,5 м от поверхности земли составляет 0,05 мг/м3. Повышение этой концентрации оказывается губительным для многих растений, особенно хвойных и фруктовых; в малых концентрациях сернистый газ раздражающе действует на слизистые оболочки и дыхательные пути человека и животных. Оксид углерода, образующийся при сгорании топлива, является токсическим газом, вызывает головную боль, головокружение, рвоту, одышку, замедленное дыхание. Поэтому установлены жесткие предельно допустимые его концентрации в воздухе рабочих помещений и населенных пунктов.